Diagnose & Sensorik

Diagnose und Sensorik

Markierungsfreie Detektion mit photonischen Biosensoren

Anwendungen für Medizin und Gesundheit

Markierungsfreie Nachweismethoden - also ohne zusätzliche Reagenzien zur molekularen Charakterisierung - haben ein hohes Entwicklungspotenzial, da sie einfachere Diagnosewerkzeuge bereitstellen können, die außerhalb des Labors eingesetzt werden können und damit auch für nicht spezialisierte Anwender zugänglich werden. Das Fraunhofer IPMS entwickelt photonische markierungsfreie Biosensoren auf der Basis von Siliziumnitrid-Mikroringresonatoren in Siliziumtechnologie. Sie werden zum selektiven Nachweis von Biomarkern oder mikrobiellen Substanzen eingesetzt und bieten beispielsweise eine geeignete Nachweismethode zur Früherkennung von Krankheiten. 

Zu diesem Zweck entwickeln das Fraunhofer IPMS, das Fraunhofer IZI und das Fraunhofer IOF am Fraunhofer-Projektzentrum für Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin MEOS in Erfurt eine hochempfindliche integrierte photonische Biosensorik-Plattform.

Dezentrales Monitoring von Covid-19 Patienten

Anwendungen für Medizin und Gesundheit

Die Corona-Pandemie stellt eine Herausforderung für die medizinische Diagnostik dar: Neben schwerwiegenden Symptomen verursacht der SARS-CoV-2-Virus auch milde Verläufe, die sich akut verschlechtern können. Eine durchgängige Patientenüberwachung gibt es aber bisher nur auf Intensivstationen. Plötzliche Gesundheitsverschlechterungen werden dadurch oft erst zeitverzögert erkannt und Betroffene zu spät in ein Krankenhaus gebracht. Genau da setzt das Clusterprojekt M3Infekt an. Durch die mobile Erfassung, Analyse und Fusion relevanter Biosignale mithilfe unterschiedlicher Technologien können valide Diagnosen über Zustand und Krankheitsverlauf getroffen werden.

Das avisierte System adressiert langfristig die dezentrale Patientenüberwachung auf Normalstationen sowie in außerklinischen Umgebungen anhand multimodaler Parameter des Herz-Kreislaufsystems (u.a. Herzrate, EKG, Sauerstoffsättigung, Durchblutungssituation) und der Atmung (u.a. Atemfrequenz/-volumen, Atemluftanalyse). Als Basis zur Auswertung dienen Methoden des maschinellen Lernens, die die Diagnosestellung erleichtern und die ortsunabhängige Integration in verschiedene Einsatz- und Anwendungsszenarien gewährleisten.

Atemluftanalyse

Anwendungen für Medizin und Gesundheit

Krankheiten können durch die Analyse der Atemluft detektiert werden. So sind beispielsweise Spuren spezieller Gase in der Atemluft ein frühes Zeichen verschiedener Krankheiten, einschließlich Krebs. Eine spektroskopische Atemluftanalyse kann diese Gase erkennen und somit eine frühzeitige Diagnose und damit eine zeitnahe Therapie ermöglichen. Entsprechende, im Alltag einsetzbare Systeme der chemischen Sensorik basieren auf einem MEMS-Ionenmobilitätsspektrometer, mit dem Verfahren zum Schnelltest bereitgestellt werden können.

Optische Kohärenztomografie

Anwendungen für Medizin und Gesundheit

© Fraunhofer IPMS
MEMS Microscanner des Fraunhofer IPMS.
Dank OCT können die Oberflächen- und Tiefenstruktur von Gegenständen mit einer Auflösung im Mikrometerbereich analysiert werden. Die Mikroscannerspiegel des Fraunhofer IPMS ermöglichen somit eine neue Art der Erfassung von Umgebungsparametern und damit die automatisierte Überwachung der Qualität von Produktionen und die Erhöhung der Sicherheit von Mitarbeitenden, Anlagen und Prozessen.